基因表达载体的构建(即
目的基因与
运载体结合)是实施
基因工程的第二步,也是基因工程的核心。其构建目的是使目的基因能在
受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。
又称基因拼接技术和
DNA重组技术,是以
分子遗传学为理论基础,以
分子生物学和
微生物学的现代方法为手段,将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种
DNA分子,然后导入
活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。
基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。
将
目的基因与运载体结合的过程,实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。如果以质粒作为
运载体,
首先要用一定的
限制酶切割质粒,使质粒出现一个缺口,露出
黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因,使其产生相同的黏性末端(部分
限制性内切酶可切割出
平末端,拥有相同效果)。将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处,首先
碱基互补配对结合,两个
黏性末端吻合在一起,
碱基之间形成氢键,再加入适量
DNA连接酶,催化两条DNA链之间形成
磷酸二酯键,从而将相邻的
脱氧核糖核酸连接起来,形成一个
重组DNA分子。如人的
胰岛素基因就是通过这种方法与
大肠杆菌中的质粒
DNA分子结合,形成重组DNA分子(也叫
重组质粒)的。
我们先从
生物工程谈起:生物工程又称生物技术,是一门应用现代生命科学原理和信息及化工等技术,利用
活细胞或其产生的酶来对廉价原材料进行不同程度的加工,提供大量有用产品的综合性
工程技术。生物工程的基础是
现代生命科学、
技术科学和信息 科学。生物工程的主要产品是为社会提供大量优质发酵产品,例如
生化药物、化工原料、能源、
生物防治剂以及食品和饮料,还可以为人类提供治理环境、提取金属、
临床诊断、
基因治疗和改良农作物品种等
社会服务。
生物工程主要有基因工程、
细胞工程、
酶工程、
蛋白质工程和
微生物工程等5个部分。其中基因工程就是人们对生物基因进行改造,利用
生物生产人们想要的特殊产品。随着
DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前,生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密,而是开始跃跃欲试,设想在分子的水平上去干预生物的
遗传特性。
美国的吉尔伯特是
碱基排列
分析法的创始人,他率先支持
人类基因组工程如果将一种生物的DNA中的某个
遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去,将DNA重新组织一下,不就可以按照人类的愿望,设计出新的
遗传物质并创造出新的生物类型吗?这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同,它很像技术科学的
工程设计,即按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”,“组装”成新的
基因组合,创造出新的生物。这种完全按照人的意愿,由重新组装基因到
新生物产生的
生物科学技术,就被称为“基因工程”,或者称之为“
遗传工程”